Устройство и принцип действия динисторов

Тиристоры

Тиристором называется управляемый четырех - слойный полупроводниковый прибор, состоящий из последовательно чередующихся областей p и n - типов проводимостей. Тиристоры допустимо классифицировать по мощности. К слаботочным тиристорам можно отнести компоненты с максимально допустимым прямым током до 100 А, а с большим током - к мощным приборам. К низковольтным тиристорам можно отнести приборы с максимальным обратным напряжением до 1,5 кВ, а с большим мак­симальным напряжением - в разряд высоковольтных компонентов.

По конструкции тиристоры подразделяют на табле­точные приборы, штыревые, фланцевые и др. Тиристоры с таблеточной конструкцией корпуса имеют вид круп­ной таблетки или хоккейной шайбы, плоские стороны которой представляют собой металлические электроды анода и катода. Приборы с такой формой позволяют эффективно отводить тепло от полупроводниковой структуры в стороны обоих электродов. Тиристоры со штыревой формой имеют вид бочонка с винтом, выступа­ющим из днища корпуса. Внутри бочонка расположена полупроводниковая структура, из крышки выступают мощный и маломощный электроды, а основание корпуса является вторым силовым электродом, винт, выступаю­щий из корпуса, вкручивают в радиатор. Тиристоры с корпусами фланцевого типа являются редким изделием отечественной промышленности. Корпус таких тиристо­ров похож на корпус штыревого типа, но не содержит винта. Вместо винта у основания корпуса расположена гладкая металлическая плита, которую плотно прижи­мают к охладителю с целью организации отвода тепла от полупроводниковой структуры.

Тиристоры бывают следующих разновидностей:

1. динисторы - диодные тиристоры, или неуправ­ляемые переключательные диоды, имеющие два вывода;

2. тринисторы - управляемые переключательные компоненты, называемые также триодными ти­ристорами, имеющие анод, катод и управляющий электрод;

3. оптронные тиристоры - тиристоры со встроенным в корпус светодиодом. Управляя током светодиода в несколько миллиампер и напряжением в единицы вольт, такие тиристоры способны коммутировать токи в сотни ампер;

4. симисторы - это симметричные тиристоры, т. е. тиристоры с симметричной вольтамперной характе­ ристикой.

Наружная p - область динисторов и вывод от нее на­зываются анодом, наружная n - область и соот­ветствующий вывод от нее - катодом (рис. 8.14).

Рис. 8.14. Структура и условное графическое обозначения динисторов

Внутренние p и n область называются базами динистора. Крайние p-n переходы называются эмиттерными, а средний - коллекторным. Динистор можно получить путем соединения двух транзисторов p-n-p и n-p-n типов проводимости, например, серий КТ315 и КТ361, при этом эмиттеры n-p-n и p-n-p транзистора будут выводами динистора. База p-n-p транзистора должна быть соединена с кол­лектором n-p-n транзистора, а база n-p-n транзистора с коллектором p-n-p транзистора. Аналитически подадим на анод воображаемого динистора отрицательное, а на катод положительное напря­жение, при этом эмиттерные переходы будут закрыты, а коллекторный переход динистора открыт. Основные носители зарядов из анода и катода не смогут перейти в базу, поэтому через динистор будет протекать толь­ко маленький обратный ток, вызванный неосновными носителями заряда (рис. 8.15). Если на анод подать «+», а на катод «-», эмиттерные переходы открываются, а коллекторный закрывается.

Рис. 8.15. ВАХ динистора

Принцип действия динисторов таков. Основные носи­тели зарядов переходят из анода в базу 1, а из катода в базу 2, где становятся неосновными и в базах происходит активная рекомбинация носителей зарядов, в результате которой количество свободных носителей зарядов умень­шается. Эти носители заряда подходят к коллекторному переходу, поле которого для них будет ускоряющим, затем проходят базу и переходят через открытый эмиттерный переход, так как в базах опять становятся основными. Пройдя эмиттерные переходы, электроны переходят в анод, а дырки - в катод, где вторично становятся неосновными и вторично происходит активная рекомбинация. В резуль­тате этих процессов количество зарядов, прошедших через динистор, будет очень мало, и прямой ток также будет очень мал. При увеличении напряжения, прикладывае­мого к динистору, прямой ток незначительно возрастает, так как увеличивается скорость движения носителей, а интенсивность рекомбинации уменьшается. При увеличе­нии напряжения на динисторе до определенной величины происходит электрический пробой коллекторного перехода. Сопротивление динистора резко уменьшается, ток через него сильно увеличивается и падение напряжения на нем значительно уменьшается, при этом говорят, что динистор перешел из выключенного во включенное состояние.

Динисторы применяются в виде бесконтактных пере­ключательных устройств, управляемых напряжением.

Отечественные кремниевые диффузионные динисторы 2Н102А и КН102А, а также приборы этой серии с бук­венными индексами Б, В, Г, Д, Е, Ж, И, К, Л структуры p-n-p-n используют в качестве переключающих приборов в импульсной технике. Корпус у данных тиристоров металлостеклянный. Марку динисторов приводят на корпусах приборов.

Основные параметры динисто­ров:

1. напряжение включения U_вкл - напряжение, при котором ток через динистор начинает сильно воз­растать;

2. время включения t_вкл - время за которое напря­жение на динисторе уменьшится до 0,1 напряжения включения;

3. время выключения t_выкл - время за которое ди­нистор переходит из включенного в выключенное состояние;

4. ток включения I_вкл - ток, соответствующий на­пряжению включения;

5. ток выключения I_выкл - минимальный ток через динистор, при котором он еще остается во вклю­ченном состоянии;

6. остаточное напряжение U_ост - это минимальное напряжение на динисторе во включенном состоянии (рис. 5.3);

7. ток утечки I_о - ток через динистор в выключен­ном состоянии при фиксированном напряжении на аноде;

8. максимально допустимое обратное напряжение U_обр.max;

9. максимально допустимое прямое напряжение U_пр.max;

10. межэлектродная емкость;

11. масса прибора;

12. габариты корпуса.

Рис. 8.16. Остаточное напряжение

Дата добавления: 2014-01-05